深入解析C++中類(lèi)的多重繼承
C++類(lèi)的多繼承
在前面的例子中,派生類(lèi)都只有一個(gè)基類(lèi),稱(chēng)為單繼承。除此之外,C++也支持多繼承,即一個(gè)派生類(lèi)可以有兩個(gè)或多個(gè)基類(lèi)。
多繼承容易讓代碼邏輯復(fù)雜、思路混亂,一直備受爭(zhēng)議,中小型項(xiàng)目中較少使用,后來(lái)的 Java、C#、PHP 等干脆取消了多繼承。想快速學(xué)習(xí)C++的讀者可以不必細(xì)讀。
多繼承的語(yǔ)法也很簡(jiǎn)單,將多個(gè)基類(lèi)用逗號(hào)隔開(kāi)即可。例如已聲明了類(lèi)A、類(lèi)B和類(lèi)C,那么可以這樣來(lái)聲明派生類(lèi)D:
class D: public A, private B, protected C{
//類(lèi)D新增加的成員
}
D是多繼承的派生類(lèi),它以共有的方式繼承A類(lèi),以私有的方式繼承B類(lèi),以保護(hù)的方式繼承C類(lèi)。D根據(jù)不同的繼承方式獲取A、B、C中的成員,確定各基類(lèi)的成員在派生類(lèi)中的訪問(wèn)權(quán)限。
多繼承下的構(gòu)造函數(shù)
多繼承派生類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)和單繼承類(lèi)基本相同,只是要包含多個(gè)基類(lèi)構(gòu)造函數(shù)。如:
D類(lèi)構(gòu)造函數(shù)名(總參數(shù)表列): A構(gòu)造函數(shù)(實(shí)參表列), B類(lèi)構(gòu)造函數(shù)(實(shí)參表列), C類(lèi)構(gòu)造函數(shù)(實(shí)參表列){
新增成員初始化語(yǔ)句
}
各基類(lèi)的排列順序任意。
派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)的執(zhí)行順序同樣為:先調(diào)用基類(lèi)的構(gòu)造函數(shù),再調(diào)用派生類(lèi)構(gòu)造函數(shù)?;?lèi)構(gòu)造函數(shù)的調(diào)用順序是按照聲明派生類(lèi)時(shí)基類(lèi)出現(xiàn)的順序。
下面的定義了兩個(gè)基類(lèi),BaseA類(lèi)和BaseB類(lèi),然后用多繼承的方式派生出Sub類(lèi)。
#include <iostream>
using namespace std;
//基類(lèi)
class BaseA{
protected:
int a;
int b;
public:
BaseA(int, int);
};
BaseA::BaseA(int a, int b): a(a), b(b){}
//基類(lèi)
class BaseB{
protected:
int c;
int d;
public:
BaseB(int, int);
};
BaseB::BaseB(int c, int d): c(c), d(d){}
//派生類(lèi)
class Sub: public BaseA, public BaseB{
private:
int e;
public:
Sub(int, int, int, int, int);
void display();
};
Sub::Sub(int a, int b, int c, int d, int e): BaseA(a, b), BaseB(c, d), e(e){}
void Sub::display(){
cout<<"a="<<a<<endl;
cout<<"b="<<b<<endl;
cout<<"c="<<c<<endl;
cout<<"d="<<d<<endl;
cout<<"e="<<e<<endl;
}
int main(){
(new Sub(1, 2, 3, 4, 5)) -> display();
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果:
a=1 b=2 c=3 d=4 e=5
從基類(lèi)BaseA和BaseB繼承來(lái)的成員變量,在 Sub::display() 中都可以訪問(wèn)。
命名沖突
當(dāng)兩個(gè)基類(lèi)中有同名的成員時(shí),就會(huì)產(chǎn)生命名沖突,這時(shí)不能直接訪問(wèn)該成員,需要加上類(lèi)名和域解析符。
假如在基類(lèi)BaseA和BaseB中都有成員函數(shù) display(),那么下面的語(yǔ)句是錯(cuò)誤的:
Sub obj; obj.display();
由于BaseA和BaseB中都有display(),系統(tǒng)將無(wú)法判定到底要調(diào)用哪一個(gè)類(lèi)的函數(shù),所以報(bào)錯(cuò)。
應(yīng)該像下面這樣加上類(lèi)名和域解析符:
Sub obj; obj.BaseA::display(); obj.BaseB::display();
通過(guò)這個(gè)舉例可以發(fā)現(xiàn):在多重繼承時(shí),從不同的基類(lèi)中會(huì)繼承一些重復(fù)的數(shù)據(jù)。如果有多個(gè)基類(lèi),問(wèn)題會(huì)更突出,所以在設(shè)計(jì)派生類(lèi)時(shí)要細(xì)致考慮其數(shù)據(jù)成員,盡量減少數(shù)據(jù)冗余。
C++多重繼承的二義性問(wèn)題
多重繼承可以反映現(xiàn)實(shí)生活中的情況,能夠有效地處理一些較復(fù)雜的問(wèn)題,使編寫(xiě)程序具有靈活性,但是多重繼承也引起了一些值得注意的問(wèn)題,它增加了程序的復(fù)雜度,使 程序的編寫(xiě)和維護(hù)變得相對(duì)困難,容易出錯(cuò)。其中最常見(jiàn)的問(wèn)題就是繼承的成員同名而產(chǎn)生的二義性(ambiguous)問(wèn)題。
如果類(lèi)A和類(lèi)B中都有成員函數(shù)display和數(shù)據(jù)成員a,類(lèi)C是類(lèi)A和類(lèi)B的直接派生類(lèi)。分別討論下列3種情況。
1) 兩個(gè)基類(lèi)有同名成員
代碼如下所示:
class A
{
public:
int a;
void display();
};
class B
{
public:
int a;
void display ();
};
class C: public A, public B
{
public:
int b;
void show();
};
如果在main函數(shù)中定義C類(lèi)對(duì)象cl,并調(diào)用數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display :
C cl; cl.a=3; cl.display();
由于基類(lèi)A和基類(lèi)B都有數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display,編譯系統(tǒng)無(wú)法判別要訪問(wèn)的是哪一個(gè)基類(lèi)的成員,因此程序編譯出錯(cuò)。那么,應(yīng)該怎樣解決這個(gè)問(wèn)題呢?可以用基類(lèi)名來(lái)限定:
cl.A::a=3; //引用cl對(duì)象中的基類(lèi)A的數(shù)據(jù)成員a cl.A::display(); //調(diào)用cl對(duì)象中的基類(lèi)A的成員函數(shù)display
如果是在派生類(lèi)C中通過(guò)派生類(lèi)成員函數(shù)show訪問(wèn)基類(lèi)A的display和a,可以不 必寫(xiě)對(duì)象名而直接寫(xiě)
A::a = 3; //指當(dāng)前對(duì)象 A::display();
2) 兩個(gè)基類(lèi)和派生類(lèi)三者都有同名成員
將上面的C類(lèi)聲明改為:
class C: public A, public B
{
int a;
void display();
};
如果在main函數(shù)中定義C類(lèi)對(duì)象cl,并調(diào)用數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display:
C cl; cl.a = 3; cl.display();
此時(shí),程序能通過(guò)編譯,也可以正常運(yùn)行。請(qǐng)問(wèn):執(zhí)行時(shí)訪問(wèn)的是哪一個(gè)類(lèi)中的成員?答案是:訪問(wèn)的是派生類(lèi)C中的成員。規(guī)則是:基類(lèi)的同名成員在派生類(lèi)中被屏蔽,成為“不可見(jiàn)”的,或者說(shuō),派生類(lèi)新增加的同名成員覆蓋了基類(lèi)中的同名成員。因此如果在定義派生類(lèi)對(duì)象的模塊中通過(guò)對(duì)象名訪問(wèn)同名的成員,則訪問(wèn)的是派生類(lèi)的成員。請(qǐng)注意:不同的成員函數(shù),只有在函數(shù)名和參數(shù)個(gè)數(shù)相同、類(lèi)型相匹配的情況下才發(fā)生同名覆蓋,如果只有函數(shù)名相同而參數(shù)不同,不會(huì)發(fā)生同名覆蓋,而屬于函數(shù)重載。
有些讀者可能對(duì)同名覆蓋感到不大好理解。為了說(shuō)明問(wèn)題,舉個(gè)例子,例如把中國(guó)作為基類(lèi),四川則是中國(guó)的派生類(lèi),成都則是四川的派生類(lèi)?;?lèi)是相對(duì)抽象的,派生類(lèi)是相對(duì)具體的,基類(lèi)處于外層,具有較廣泛的作用域,派生類(lèi)處于內(nèi)層,具有局部的作用域。若“中國(guó)”類(lèi)中有平均溫度這一屬性,四川和成都也都有平均溫度這一屬性,如果沒(méi)有四川和成都這兩個(gè)派生類(lèi),談平均溫度顯然是指全國(guó)平均溫度。如果在四川,談?wù)摦?dāng)?shù)氐钠骄鶞囟蕊@然是指四川的平均溫度;如果在成都,談?wù)摦?dāng)?shù)氐钠骄鶞囟蕊@然是指成都的平均溫度。這就是說(shuō),全國(guó)的“平均溫度”在四川省被四川的“平均溫度”屏蔽了,或者說(shuō),四川的“平均溫度”在當(dāng)?shù)仄帘瘟巳珖?guó)的“平均溫度”。四川人最關(guān)心的是四川的溫度,當(dāng)然不希望用全國(guó)溫度覆蓋四川的平均溫度。
如果在四川要查全國(guó)平均溫度,一定要聲明:我要查的是全國(guó)的平均溫度。同樣,要在派生類(lèi)外訪問(wèn)基類(lèi)A中的成員,應(yīng)指明作用域A,寫(xiě)成以下形式:
cl.A::a=3; //表示是派生類(lèi)對(duì)象cl中的基類(lèi)A中的數(shù)據(jù)成員a cl.A::display(); //表示是派生類(lèi)對(duì)象cl中的基類(lèi)A中的成員函數(shù)display
3) 類(lèi)A和類(lèi)B是從同一個(gè)基類(lèi)派生的
代碼如下所示:
class N
{
public:
int a;
void display(){ cout<<"A::a="<<a<<endl; }
};
class A: public N
{
public:
int al;
};
class B: public N
{
public:
int a2;
};
class C: public A, public B
{
public:
int a3;
void show(){ cout<<"a3="<<a3<<endl; }
}
int main()
{
C cl; //定義C類(lèi)對(duì)象cl
// 其他代碼
}
在類(lèi)A和類(lèi)B中雖然沒(méi)有定義數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display,但是它們分別從類(lèi)N繼承了數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display,這樣在類(lèi)A和類(lèi)B中同時(shí)存在著兩個(gè)同名的數(shù)據(jù)成員a和成員函數(shù)display。它們是N類(lèi)成員的拷貝。類(lèi)A和類(lèi)B中的數(shù)據(jù)成員a代表兩個(gè)不同的存儲(chǔ)單元,可以分別存放不同的數(shù)據(jù)。在程序中可以通過(guò)類(lèi)A和類(lèi)B的構(gòu)造函數(shù)去調(diào)用基類(lèi)N的構(gòu)造函數(shù),分別對(duì)類(lèi)A和類(lèi)B的數(shù)據(jù)成員a初始化。
怎樣才能訪問(wèn)類(lèi)A中從基類(lèi)N繼承下來(lái)的成員呢?顯然不能用
cl.a = 3; cl.display();
或
cl.N::a = 3; cl. N::display();
因?yàn)檫@樣依然無(wú)法區(qū)別是類(lèi)A中從基類(lèi)N繼承下來(lái)的成員,還是類(lèi)B中從基類(lèi)N繼承下來(lái)的成員。應(yīng)當(dāng)通過(guò)類(lèi)N的直接派生類(lèi)名來(lái)指出要訪問(wèn)的是類(lèi)N的哪一個(gè)派生類(lèi)中的基類(lèi)成員。如
cl.A::a=3; cl.A::display(); //要訪問(wèn)的是類(lèi)N的派生類(lèi)A中的基類(lèi)成員
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